Física 2P Nov24 T3 – D2 Fluidos

Un objeto que pesa 40 N, cuelga de una cuerda ideal. Cuando se lo sumerge totalmente en agua, la tensión de la cuerda es de 16 N.

 

a)     ¿Cuanto valdría la fuerza de tensión si tuviera la mitad de su volumen sumergido?

 

Estado inicial (cuerpo sumergido)

 

T1 + E1 – P = 0

 

Donde

T1 = tensión = 16 N

E1 = empuje = peso del agua desalojada = δ V1 g

δ = densidad del agua = 1000 kg/m³

V1 = volumen del agua desalojada = volumen del cuerpo

g = aceleración de la gravedad = 10 m/s²

P = peso = 40 N

 

Reemplazando y despejando E1

E1 = P – T1 = δ V1 g

 

Estado final (medio cuerpo sumergido)

 

T2 + E2 – P = 0

 

Donde

T2 = tensión

E2 = empuje = peso del agua desalojada = δ V2 g

V2 =volumen del agua desalojada = volumen de medio cuerpo = 1 /2 V1

 

Reemplazando y despejando E2

E2 = P – T2 = δ V2 g = δ V1 / 2 g = E1 / 2

 

Igualando

P – T2 = (P – T1) /2

 

Despejando T2

T2 = P/2 + T1/2 = 40 N / 2 + 16 N / 2 = 28 N

 

 

b)    ¿Cuál es el volumen del objeto?

 

T1 + E – P = 0

 

Donde

T1 = tensión = 16 N

E = empuje = peso del agua desalojada = δ V g

δ = densidad del agua = 1000 kg/m³

V = volumen del cuerpo

g = aceleración de la gravedad = 10 m/s²

P = peso = 40 N

 

Reemplazando y despejando V

V = (P – T) / (δ g) = (40 N – 16 N) / (1000 kg/m³ 10 m/s²) = 0,0024 m³